棉花異纖在線檢測照明均勻性調節方法與裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開一種用于保持棉花異纖在線檢測通道中照明的均勻性的棉花異纖在線檢測照明均勻性調節方法與裝置，兩塊光源板位于靠近棉流通道位置處且有縫隙地上下垂直放置，CCD線陣相機位于遠離棉流通道位置處且正對準縫隙；每塊光源板均有n個LED燈且分兩排布置，n個LED燈均通過LED燈電源總線與控制模塊連接；用閾值分割法將圖像分割為q個區域，對分割后的各個區域進行圖像亮度特征提取并確定各區域圖像的亮度級數，若該區域的亮度級數大于所允許的最大的亮度級數或小于所允許的最小的亮度級數，則對該區域對應的LED燈進行亮度調整；采用一個單片機控制單元調節n路LED燈的亮度，保證有效地剔除棉花中的異纖等雜質。
【專利說明】棉花異纖在線檢測照明均勻性調節方法與裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種功率可調的棉花異纖在線檢測照明裝置，用于保持棉花異纖在線檢測通道中照明的均勻性，進而提高采集棉花異纖圖像的質量，從而保證有效地剔除棉花中的異纖等雜質。
【背景技術】
[0002]現有的棉花異纖在線檢測生產中，采用CCD線陣相機對經過開松棉機處理過的棉流進行圖像采集，獲取棉流中的異纖信息。一般情況下，由于棉流通道中光照的不均勻性，使得在正常的拍照過程中，CCD線陣相機拍攝出的圖像出現中間部分較亮，兩側部分較暗的現象，在照片的較暗處或過亮處棉花和異纖的區分度就會減弱，這樣，在異纖剔除時很大程度上會出現異纖的漏檢或誤將棉花當成是異纖。針對上述情況，在現有的技術中，一般是通過增加整體光照強度以及調節相機的拍攝角度或拍攝焦距來解決這種問題，雖然這樣處理可以使拍出照片的質量大幅度提高，但對于拍攝圖像明暗不均的問題未作出根本性的處理。
[0003]若要高效地剔除棉花中的異纖，準確的異纖識別是必不可少的，這就對拍出的棉流照片質量有了較高的要求。如何準確有效地拍出高質量的棉流照片便成了棉花異纖在線檢測技術的重要環節，而光照作為拍照時不可或缺的一部分，均勻的光照環境可以大大提聞照片的質量。
【發明內容】
[0004]本發明針對棉花異纖在線檢測圖像采集時出現的照片明暗不均的情況，提出了一種功率可調的棉花異纖在線檢測照明裝置，提高棉流通道中照明的均勻性，以提高采集圖像的質量，增強棉花異纖的的識別度。
[0005]本發明一種棉花異纖在線檢測照明裝置采用的技術方案是:本發明包括背景板、光源板和CCD線陣相機，光源板和CCD線陣相機位于棉流通道的同一側，背景板位于棉流通道的另一側，兩塊光源板位于靠近棉流通道位置處且有縫隙地上下垂直放置，CCD線陣相機位于遠離棉流通道位置處且正對準所述縫隙，背景板垂直放置也正對準所述縫隙；每塊光源板均有η個LED燈且分兩排布置，η個LED燈均通過LED燈電源總線與控制模塊連接，控制模塊通過控制總線與計算機連接。
[0006]進一步地，所述控制模塊包括單片機，單片機的輸出端口通過m路傳輸總線與地
址譯碼器連接，地址譯碼器通過η路傳輸總線連接多路分配器，η < 2",;單片機的D/A端
口通過導線與D/A轉換器連接，D/A轉換器也連接多路分配器，多路分配器內含η個開關，每一開關連接一個采樣保持電路，每一個采樣保持電路連接一個電壓電流轉換電路，所述η個LED燈分別對應串聯η個電壓電流轉換電路。
[0007]本發明一種棉花異纖在線檢測照明裝置的均勻性調節方法采用的技術方案是:先用CCD線陣相機對棉流進行圖像采集，將采集到的圖像傳給計算機，計算機對接收到的圖像進行處理，用閾值分割法將圖像分割為q個區域，對分割后的各個區域進行圖像亮度特征提取并確定各區域圖像的亮度級數，若該區域的亮度級數大于所允許的最大的亮度級數或小于所允許的最小的亮度級數，則對該區域對應的LED燈進行亮度調整。
[0008]所述亮度調整的方法是:先在計算機中生成LED燈亮度調整命令，將LED燈亮度調整命令發送至單片機，經由單片機處理后分別將信號對應傳至地址譯碼器和D/A轉換器，由地址譯碼器解碼需要調節的LED燈的地址信息，由D/A轉換器將數字信號轉換為模擬信號，再將解碼后的地址信號和D/A轉換后的模擬信號傳入多路分配器，由多路分配器有選擇性地將信號傳遞給對應的采樣保持電路，最后通過電壓電流轉換電路將傳輸過來的電壓信號轉換為電流信號，并作用于串聯在電壓電流轉換電路中的待調節的LED燈上以調整LED燈的亮度。
[0009]本發明與已有方法和技術相比，具有如下優點:
1、本發明針對一組LED燈源，通過對每一個LED燈進行亮度調整的方法，有針對性地調整光照不均勻處LED燈的亮度，進而提高光照的均勻度，也提高采集棉花異纖圖像的質量，從而保證有效地剔除棉花中的異纖等雜質。
[0010]2、本發明采用一個單片機控制單元調節η路LED燈的亮度，電路結構簡單，同時可以實現自動控制。
[0011]3、本發明采用計算機圖像處理的方法反饋調節LED燈的亮度，將需要調節的LED燈的調節信號發送給調節電路，無需調節的部分則可以直接跳過，如此反復，形成一個閉環控制系統，可加快光照均勻度調整的速度，縮短調整光照的時間。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明棉花異纖在線檢測照明裝置的立體結構示意圖；
圖2是圖1的主視圖；
圖3是圖1中光源板的結構示意圖；
圖4是圖1中控制模塊7的控制電路圖；
圖5是本發明棉花異纖在線檢測照明均勻性調節方法的流程圖。
[0013]附圖中各部件的序號和名稱:1:棉流通道；2:棉流；3:背景板；4:光源板；5:(XD線陣相機；6:相機底座；7:控制模塊；8:相機數據線；9:LED燈電源總線；10:控制總線；11:計算機；12:鋁箔板；13:LED燈；14:單片機；15:m路傳輸總線；16:地址譯碼器；17:D/A轉換器；18:n路傳輸總線；19:多路分配器；20:采樣保持電路；21:電壓電流轉換電路。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步的闡述。
[0015]參見圖1、圖2，本棉花異纖在線檢測照明裝置整體結構包括棉流通道1、背景板3、光源板4、CCD線陣相機5、相機底座6、控制模塊7、相機數據線8、LED燈電源總線9、控制總線10、計算機11等部分。在棉流通道I的一側并靠近棉流通道I位置處上下垂直放置兩塊光源板4，光源板4通過LED燈電源總線9連接控制模塊7，接收控制模塊7的控制信號，控制模塊7通過控制總線10與計算機11連接，接收計算機發出的控制指令。兩塊光源板4中間留有縫隙，CCD線陣相機5由相機底座6支撐，放置在光源板4的外側也即遠離棉流通道I的位置處，鏡頭正對準兩塊光源板4的間隙處，且與光源板4放置在棉流通道I的同一側，CXD線陣相機5通過相機數據線8與計算機11相連。背景板3垂直放置在棉流通道I的另一側，也正對準光源板4的縫隙，與CXD線陣相機5處于同一平面相對布置，背景板3由棉纖維直接粘貼在白板上制作而成，可以使背景板3與棉花具有相同的照度。
[0016]參見圖3，為光源板4的結構示意圖，該光源板4主要包括鋁箔板12、LED燈13。η個LED燈13分兩排焊接在鋁箔板12上，通過LED燈電源總線9與控制模塊7連接，由控制模塊7逐個調節流經每個LED燈13的電流的大小，進而調節其功率，以達到調節LED燈13亮度的目的。
[0017]參見圖4，本棉花異纖在線檢測照明裝置控制模塊7主要包括單片機14、m路傳輸總線15、地址譯碼器16、D/A轉換器17、n路傳輸總線18、多路分配器19、采樣保持電路20、電壓電流轉換電路21等部分。單片機14通過控制總線10與計算機11連接，接收計算機11下傳的調節指令，并對接收到的調節指令進行處理。單片機14的輸出端口通過m路傳
輸總線15與地址譯碼器16連接，地址譯碼器16通過n ( n ≤ 2")路傳輸總線18連接在多
路分配器19上。控制模塊7工作時，單片機14將處理后的地址信息通過m路傳輸總線15傳送給地址譯碼器16，地址譯碼器16將需要調節的LED燈13的地址信息進行譯碼處理，
并將處理結果通過η ( n≤2)路傳輸總線18傳遞給多路分配器19。單片機14的D/A端
口通過導線與D/A轉換器17連接，D/A轉換器17也連接在多路分配器19上。控制模塊7工作時，單片機14將調節信號經由D/A轉換器17轉換為模擬信號，傳遞給多路分配器19。多路分配器19內部含有η個開關，每一路開關連接一個采樣保持電路20，共η個采樣保持電路20，每一個采樣保持電路20后面連接一個電壓電流轉換電路21，η個LED燈13分別對應串聯在η個電壓電流轉換電路21中。
[0018] 參見圖5，為棉花異纖在線檢測光源功率調節流程圖。該調節過程主要分為三大塊:圖像采集、圖像處理、LED燈亮度調整。首先用C⑶線陣相機5對棉流2進行圖像采集；然后將采集到的圖像上傳給計算機11，計算機11對接收到的圖像進行圖像處理，圖像處理的過程為:用閾值分割法將圖像分割為q個區域，然后對分割后的各個區域進行圖像亮度特征提取并確定各區域圖像的亮度級數，即首先確定某一區域i (i=0，l，2…q)的圖像亮度級數nli (i=0, I, 2---q);將該級數IiIi (i=0, I, 2---q)分別與所允許的最大的亮度級數H、最小的亮度級數L進行比較，若該亮度級數IiIi (i=0, 1，2...q)大于所允許的最大的亮度級數H或小于所允許的最小的亮度級數L，則說明該區域對應的LED燈13需要進行亮度調整。由圖像處理過程中的點陣信息確定需要調節的LED燈13的地址及其調節方式，在計算機11中生成LED燈13亮度調整命令。然后將LED燈13亮度調整命令發送至單片機14，經由單片機14處理后分別將信號對應傳至地址譯碼器16和D/A轉換器17，由地址譯碼器16解碼需要調節的LED燈13的地址信息，由D/A轉換器17將數字信號轉換為模擬信號。將解碼后的地址信號和D/A轉換后的模擬信號傳入多路分配器19，由多路分配器19有選擇性地將信號傳遞給對應的采樣保持電路20，保證模擬電壓信號的無損傳輸，然后通過電壓電流轉換電路21將傳輸過來的電壓信號轉換為電流信號，并作用于串聯在電壓電流轉換電路21中的待調節LED燈13上，以調整LED燈13的亮度。若亮度級數IiIi (i=0, I, 2...q)在所允許的最大的亮度級數H和最小的亮度級數L之間，則說明該區域對應的LED燈13無需進行亮度調整，可以繼續進行下一個區域的亮度特征提取工作，直至整幅圖像處理結束，再繼續下一幅圖像的采集和處理。
[0019]參見圖1-5，本發明功率可調的棉花異纖在線檢測照明裝置的方法具體如下: 步驟一:無雜質棉流圖像采集。LED亮度的調整應在棉花異纖檢測前完成，為了準確調
整光照亮度，這里以無雜質的棉花為采集目標進行棉流圖像采集，這樣可以排除雜質對亮度調整造成的影響。打開設備，將無雜質棉花放入棉流通道1，分別打開光源板4、(XD線陣相機5以及各所需器件，拍攝棉花圖像，并將圖像傳至計算機11。
[0020]步驟二:計算機圖像處理。首先對圖像進行分割，這里采用閾值分割法將圖片分割成q個特定的區域；然后逐一對各個區域進行亮度特征提取及亮度級數對比，【具體實施方式】為:首先提取某一區域i (i=0，1，2…q)的亮度級數IiIi (i=0，1，2…q)，然后將該亮度級數IiIi (i=0, I, 2...q)分別與準確識別異纖所允許的最大的亮度級數H、最小的亮度級數L進行比較，若該亮度級數IiIi (i=0, 1，2...q)大于最大的亮度級數H或小于最小的亮度級數L，則根據該區域圖像的點陣信息判別對應LED燈13的地址及其調節方式，由計算機11生成LED燈13亮度調整指令，然后將LED燈13亮度調整指令發送至控制模塊7。若該亮度級數IiIi (i=0, I, 2...q)在準確識別異纖所允許的最大亮度級數H和最小亮度級數L之間，則繼續進行下一個區域的亮度特征提取工作。
[0021]步驟三:LED燈亮度調整。單片機14對計算機11傳輸過來的數字信號進行處理，一方面將需要調節的LED燈13的地址信號通過m路傳遞總線傳送給地址譯碼器16，地址
譯碼器16對接收到的的地址信息進行處理后通過η ( ? ^ 2")路傳遞總線傳遞給多路分配
器19。另一方面，單片機14將調節信號經由D/A轉換器轉換為模擬信號同樣傳遞給多路分配器19，由多路分配器19將調節信息配送給對應的采樣保持電路20，以進行信號的無損傳輸，這里考慮到LED燈13的實際接線情況，采用通過改變電流大小來控制功率的方式來調節LED燈13的亮度。這里利用電壓電流轉換電路21將電壓信號轉換為電流信號，以恒定電流的形式流經串聯在電壓電流轉換電路21中的LED燈13，改變待調節LED燈13的功率，進而改變其亮度。這樣，隨著流經LED燈13的電流的變化，燈泡的亮度隨之變化，以達到光照均勻的目的。
[0022]步驟四:重復上述三個步驟，直至整幅圖像處理結束，再繼續下一幅圖像的采集和處理。直到所采集到的棉流圖像達到預期效果則可以停止調試，如若效果不理想，則以上述方法繼續進行調節。
【權利要求】
1.一種棉花異纖在線檢測照明裝置，包括背景板(3)、光源板(4)和C⑶線陣相機(9)，光源板(4)和C⑶線陣相機(5)位于棉流通道的同一側，背景板(3)位于棉流通道的另一側，其特征是:兩塊光源板(4)位于靠近棉流通道位置處且有縫隙地上下垂直放置，CCD線陣相機(5)位于遠離棉流通道位置處且正對準所述縫隙，背景板(3)垂直放置也正對準所述縫隙；每塊光源板(4)均有η個LED燈(13)且分兩排布置，η個LED燈(13)均通過LED燈電源總線與控制模塊(7)連接，控制模塊(7)通過控制總線與計算機(11)連接。
2.根據權利要求1所述棉花異纖在線檢測照明裝置，其特征是:所述控制模塊(7)包括單片機(14)，單片機(14)的輸出端口通過m路傳輸總線與地址譯碼器(16)連接，地址譯碼器(16)通過η路傳輸總線連接多路分配器(19)，1Ι<2m';單片機(14)的D/A端口通過導線與D/A轉換器(17)連接，D/A轉換器(17)也連接多路分配器(19)，多路分配器(19)內含η個開關，每一開關連接一個采樣保持電路(20)，每一個采樣保持電路(20)連接一個電壓電流轉換電路(21)，所述η個LED燈(13)分別對應串聯η個電壓電流轉換電路(21)。
3.—種如權利要求1所述棉花異纖在線檢測照明裝置的均勻性調節方法，其特征是:先用CCD線陣相機(5 )對棉流進行圖像采集，將采集到的圖像傳給計算機(11)，計算機(11)對接收到的圖像進行處理，用閾值分割法將圖像分割為q個區域，對分割后的各個區域進行圖像亮度特征提取并確定各區域圖像的亮度級數，若該區域的亮度級數大于所允許的最大的亮度級數或小于所允許的最小的亮度級數，則對該區域對應的LED燈(13)進行亮度調難iF.0
4.根據權利要求3所述的均勻性調節方法，其特征是:所述亮度調整的方法是:先在計算機(11)中生成LED燈(13)亮度調整命令，將LED燈(13)亮度調整命令發送至單片機(14)，經由單片機(14)處理后分別將信號對應傳至地址譯碼器(16)和D/A轉換器(17)，由地址譯碼器(16)解碼需要調節的LED燈(13)的地址信息，由D/A轉換器(17)將數字信號轉換為模擬信號，再將解碼后的地址信號和D/A轉換后的模擬信號傳入多路分配器(19)，由多路分配器(19)有選擇性地將信號傳遞給對應的采樣保持電路(20)，最后通過電壓電流轉換電路(21)將傳輸過來的電壓信號轉換為電流信號，并作用于串聯在電壓電流轉換電路(21)中的待調節的LED燈(13)上以調整LED燈(13)的亮度。
5.根據權利要求3所述的均勻性調節方法，其特征是:若亮度級數在所允許的最大的亮度級數和最小的亮度級數之間，則該區域對應的LED燈(13)無需進行亮度調整，繼續進行下一個區域的亮度特征提取，直至整幅圖像處理結束，再繼續下一幅圖像的采集和處理。
【文檔編號】G01N21/898GK103940829SQ201410156376
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月18日 優先權日:2014年4月18日
【發明者】張榮標, 王婉婉 申請人:江蘇大學